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高速分组数据接入网测试
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摘要 本文介绍了关于高速分组数据接入网设备的无线部分、接口部分及安全部分测试要求。
CDMA技术从IS 95A发展成为IS 95B，再发展至cdma 1x，直至3G技术的一种——HRPD（High Rate Packet Data）技术，也就是所谓的EV-DO技术，一直是人们关注的焦点。HRPD和EV-DO指的是同一种技术，只是用了不一样的缩写，都是指在CDMA技术基础上发展的具有高速数据业务能力的一种新技术。
由于具体的3G的行业标准还没有发布，所以目前HRPD AN的测试依据的是国际标准——3GPP2 C.S0032，目前最新的版本分别是release 0的V2.0和release A的V1.0。两个版本的主要区别在于前者是基于HRPD release O的，前向支持的峰值数据速率为2.4Mbit/s，反向支持的峰值数据速率为153.6kbit/s；后者是基于HRPD release A的，前向支持的峰值数据速率为3.1Mbit/s，反向支持的峰值数据速率为1.8Mbit/s。目前全球商用的网络使用的均是基于HRPD release 0的，基于HRPD release A的商用网络可能会在2006年下半年或者2007年推出，所以本文介绍的重点是基于HRPD release 0的接入网的测试。
1、射频部分
C.S0032中主要规定的测试是针对各层的测试，主要包含物理层、MAC层、安全层、连接层、会话层、流层、应用层测试，以及A接口测试和环境适应性测试。
物理层的测试分为接收机测试和发射机测试。接收机测试包含的项目有频率要求、接入试探捕获、反向业务信道解调、接收机性能、杂散要求、接收机接收信号指示（RSQI），发射机测试包含频率要求、调制要求、输出功率要求、杂散要求。其中，频率要求和杂散要求是发射机和接收机共同的要求。频率要求列出了接入网应该工作的频段范围，也就是各国可以为HRPD分配的频段，一共有12个选择，目前国内比较可能采用的是频段类别O和频段类别6，分别对应的是800MHz和2GHz。杂散要求的是接入网设备在其发射和接收带外的发射杂散信号的大小，对不同的频段有不同的要求，以防止接入网设备在其带外对其它设备有过大的干扰。
接收机测试中的接入试探捕获是在规定接收导频Ec/Io和数据Eb/Nt下，测量接入探针成功捕获的概率；分为3个测试，AWGN环境和两种多径环境——100km/h、3径和3km/h、1径。反向业务信道解调测试检验AWGN和衰落条件下反向业务信道的解调性能，包括反向业务信道每个组成信道的解调性能，因此，包含数据信道、DRC信道和ACK信道的测试及其标准。图1画出了接入网多径衰落条件下解调性能测试方框图，其它的测试连接基本与此相同，仅有部分仪表的替换。数据信道解调性能测试情况如表1所示，分别在6种情况下验证解调能力。DRC信道解调性能在表1的2、3、4、5四种情况下验证，ACK信道解调性能在表1的2、3、4、5四种情况下验证。通过以上测试，验证了接入网在实际运行中碰到的种种干扰无线环境下业务的运行能力，保证数据正确高速的传输。接收机灵敏度、接收机动态范围、单频抗扰度、互调杂散响应抑制、邻道选择性、接收机阻塞特性。接收机灵敏度是在反向数据信道PER保持在1%的情况下，在扇区RF输入端口处测量到的最小接收功率。接收机动态范围是指扇区RF输入口处的输入功率范围（其低端限值为灵敏度测试中的电平值，其高端限值为保持1%的PER条件下每个RF输入端口的最大总功率），在该范围内PER不应超过规定限值。余下的4项测试均是验证在存在不同的干扰信号下，接入网在指配信道频率接收HRPD信号能力的量度。干扰信号分别为CW信号和HRPD信号，4项测试分别是在不同的频偏、不同的信号强度组合下的验证接收机能力是否满足标准要求。信号质量定义为信号与噪声之比Eb/NtoEb代表每数据信道比特能量，Nt是指在CDMA信道带宽中所接收的噪声加干扰的总功率谱密度。通过把来自多径部分的单个Eb/Nt加在一起的方式计算出信号质量。RSQI应以6bit无符号整数形式上报，其测量结果用于比较不同扇区之间的信号强度，是切换过程中所需的一个重要参数。
表1 数据信道解调性能测试情况
图1 接入网多径衰落条件下解调性能测试方框图
发射机测试集中在调制要求和功率要求两个方面。调制要求集中在波形质量和时延方面，每个扇区应有一个时基参考，所有对定时要求严格的发射，包括导频PN序列、帧和Walsh函数应从其获得。时基参考应同步于系统时钟。每个扇区应提供可靠的外部手段以使每个扇区的时基参考与系统时钟同步。每个扇区应用一个具有足够精确度的参考频率保持时钟与系统时钟同步。在外部系统时钟中断后，扇区应在至少8h内能够保持与系统时钟的偏差小于10s。导频时间校准误差是在考虑系统时钟和导频偏置的情况下，测量的导频时间和期望的导频时间的差值。反向功率控制信道测试确保功率控制比特有正确的灵敏性、位置和延迟。测试检验扇区以4个时隙间隔发送数据包大于一个时隙长度的速率前向业务信道分组数据包的时隙。此外，这些测试检验在ACK信道接收到确认证实时扇区停止正在发送的前向业务信道分组数据包时隙的发送。波形质量通过测量波形质量Poverall-1、Poverall-2和Ppilot测量。发射的波形质量值的范围是从1（一个理想的HRPD波形）到O（一个非HRPD信号）。例如一个在其发射波形中有0.5dB畸变的扇区的波形质量P为10-（0.5/10）=0.89。
MAC层、安全层、连接层、会话层、流层、应用层的测试主要是集中在信令和消息这个层面的测试，项目不多。仅举一例说明，例如密钥特征计算时间的测试，DH密钥交换协议规定接入网络在接收到KeyResponse Message后，应开始计算加密密钥；在加密密钥计算完后，接入网络应向接入终端发送一个ANKeyComplete Message；这个测试检验加密密钥的计算时间在规定的时间期限内。
由于接入网有可能会工作在多种环境下，所以规范主要定义了3种最典型的环境测试例如高温、低温和湿热。测试项目均为频率容限、时间基准、波形质量、RF功率输出变化，这些项目在常温测试中已经进行过了，在此仅测试了最具代表性的4个指标来验证接入网设备的性能。
2、接口部分
接入网的接口主要有A8/A9、A10/A11、A12、A13，其中A8/A9是AN和PCF之间的接口，A10/A11是PCF和PDSN之间的接口，A12是AN和AN-AAA之间的接口，A13是AN和AN之间的接口。接口测试主要是用信令测试仪去检测设备间传输的消息是否符合相应的规范规定，只有协议充分的符合了标准要求，这个网络上信息的传递才会畅通无阻、实时准确。这一部分的测试主要对应的标准为3GPP2 C.S0008。
3、安全部分
除了C.S0032规定的上述测试外，关于安全方面的测试也越来越受到人们的重视。安全测试目前也是验证接入网设备性能的重要指标。接入网的安全测试应该和cdma 1x的基站安全性能要求是相似的，由于接入网的规范还没有发布，下面主要介绍一下目前针对cdma 1x的基站的安全测试。测试的主要依据标准是YD/T 965-1998。目前，基站主要分为两种供电模式，一种是220V市电，一种是-48V直流。对于直流供电的要求相对简单，只需进行接地导体电阻和连接电阻试验；而对于采用220V市电供电的设备，主要要求的试验有输入电流，接地导体电阻和连接电阻，电源电路的接触电流，电源电路的抗电强度，通信口的接触电流以及通信口的抗电强度。当然对未连接到通信网络的基站，后两项试验不用做（通信口简单地讲就是看有没有直接连接到PSTN上的接口）。
下面具体地介绍一下这几项试验的测试方法及要求。输入电流试验：要求设备在额定电压范围的下限的-10%至上限的+10%之间的电源上正常工作，且它的稳态输入电流不应超过额定电流10%。接地导体电阻和连接电阻试验：要求在电源地和设备远端地之间通过一个25A的电流，时间持续10s，要求保护连接导体电阻不超过0.1Ω。但这个阻值不应包含电源线那段的阻值。电源电路的接触电流试验：设备由额定电压上限的+10%的电源为之供电，分别检测电源相线／零线对地的漏电流，要求漏电流不超过3.5mA。如果超出，可在靠近设备的交流电源连接端处贴上“大漏电流，在接通电源之前必须先接地”的警告标识。电源电路的抗电强度试验：要求在电源相线和地之间，试验电压要从零逐渐升高到1500VAC或2121VDC，并在此电压值上持续60s，这期间绝缘不应击穿。做此试验时如果电源有过电压保护元件，需拆除。通信口的接触电流试验：要求设备在额定电压上限的+10%的电压下工作，分别检测电源相线／零线对通信网的漏电，要求漏电流不超过0.25mA。通信口的抗电强度：首先，通信口与地之间的隔离，要求连接到通信网络的电路与设备内部接地的部分应绝缘。一般施加1500VAC或2121VDC的试验电压，且漏电流不超过10mA，对于永久接地的设备可不进行此试验。另外，通信口与其它接口之间也要有一定的绝缘性，一般施加1000VAC或1414VDC的试验电压。
作者：孟梦 汪薇薇 来源：电信工程技术与标准化
CDMA技术从IS 95A发展成为IS 95B，再发展至cdma 1x，直至3G技术的一种——HRPD（High Rate Packet Data）技术，也就是所谓的EV-DO技术，一直是人们关注的焦点。HRPD和EV-DO指的是同一种技术，只是用了不一样的缩写，都是指在CDMA技术基础上发展的具有高速数据业务能力的一种新技术。
由于具体的3G的行业标准还没有发布，所以目前HRPD AN的测试依据的是国际标准——3GPP2 C.S0032，目前最新的版本分别是release 0的V2.0和release A的V1.0。两个版本的主要区别在于前者是基于HRPD release O的，前向支持的峰值数据速率为2.4Mbit/s，反向支持的峰值数据速率为153.6kbit/s；后者是基于HRPD release A的，前向支持的峰值数据速率为3.1Mbit/s，反向支持的峰值数据速率为1.8Mbit/s。目前全球商用的网络使用的均是基于HRPD release 0的，基于HRPD release A的商用网络可能会在2006年下半年或者2007年推出，所以本文介绍的重点是基于HRPD release 0的接入网的测试。
1、射频部分
C.S0032中主要规定的测试是针对各层的测试，主要包含物理层、MAC层、安全层、连接层、会话层、流层、应用层测试，以及A接口测试和环境适应性测试。
物理层的测试分为接收机测试和发射机测试。接收机测试包含的项目有频率要求、接入试探捕获、反向业务信道解调、接收机性能、杂散要求、接收机接收信号指示（RSQI），发射机测试包含频率要求、调制要求、输出功率要求、杂散要求。其中，频率要求和杂散要求是发射机和接收机共同的要求。频率要求列出了接入网应该工作的频段范围，也就是各国可以为HRPD分配的频段，一共有12个选择，目前国内比较可能采用的是频段类别O和频段类别6，分别对应的是800MHz和2GHz。杂散要求的是接入网设备在其发射和接收带外的发射杂散信号的大小，对不同的频段有不同的要求，以防止接入网设备在其带外对其它设备有过大的干扰。
接收机测试中的接入试探捕获是在规定接收导频Ec/Io和数据Eb/Nt下，测量接入探针成功捕获的概率；分为3个测试，AWGN环境和两种多径环境——100km/h、3径和3km/h、1径。反向业务信道解调测试检验AWGN和衰落条件下反向业务信道的解调性能，包括反向业务信道每个组成信道的解调性能，因此，包含数据信道、DRC信道和ACK信道的测试及其标准。图1画出了接入网多径衰落条件下解调性能测试方框图，其它的测试连接基本与此相同，仅有部分仪表的替换。数据信道解调性能测试情况如表1所示，分别在6种情况下验证解调能力。DRC信道解调性能在表1的2、3、4、5四种情况下验证，ACK信道解调性能在表1的2、3、4、5四种情况下验证。通过以上测试，验证了接入网在实际运行中碰到的种种干扰无线环境下业务的运行能力，保证数据正确高速的传输。接收机灵敏度、接收机动态范围、单频抗扰度、互调杂散响应抑制、邻道选择性、接收机阻塞特性。接收机灵敏度是在反向数据信道PER保持在1%的情况下，在扇区RF输入端口处测量到的最小接收功率。接收机动态范围是指扇区RF输入口处的输入功率范围（其低端限值为灵敏度测试中的电平值，其高端限值为保持1%的PER条件下每个RF输入端口的最大总功率），在该范围内PER不应超过规定限值。余下的4项测试均是验证在存在不同的干扰信号下，接入网在指配信道频率接收HRPD信号能力的量度。干扰信号分别为CW信号和HRPD信号，4项测试分别是在不同的频偏、不同的信号强度组合下的验证接收机能力是否满足标准要求。信号质量定义为信号与噪声之比Eb/NtoEb代表每数据信道比特能量，Nt是指在CDMA信道带宽中所接收的噪声加干扰的总功率谱密度。通过把来自多径部分的单个Eb/Nt加在一起的方式计算出信号质量。RSQI应以6bit无符号整数形式上报，其测量结果用于比较不同扇区之间的信号强度，是切换过程中所需的一个重要参数。
发射机测试集中在调制要求和功率要求两个方面。调制要求集中在波形质量和时延方面，每个扇区应有一个时基参考，所有对定时要求严格的发射，包括导频PN序列、帧和Walsh函数应从其获得。时基参考应同步于系统时钟。每个扇区应提供可靠的外部手段以使每个扇区的时基参考与系统时钟同步。每个扇区应用一个具有足够精确度的参考频率保持时钟与系统时钟同步。在外部系统时钟中断后，扇区应在至少8h内能够保持与系统时钟的偏差小于10s。导频时间校准误差是在考虑系统时钟和导频偏置的情况下，测量的导频时间和期望的导频时间的差值。反向功率控制信道测试确保功率控制比特有正确的灵敏性、位置和延迟。测试检验扇区以4个时隙间隔发送数据包大于一个时隙长度的速率前向业务信道分组数据包的时隙。此外，这些测试检验在ACK信道接收到确认证实时扇区停止正在发送的前向业务信道分组数据包时隙的发送。波形质量通过测量波形质量Poverall-1、Poverall-2和Ppilot测量。发射的波形质量值的范围是从1（一个理想的HRPD波形）到O（一个非HRPD信号）。例如一个在其发射波形中有0.5dB畸变的扇区的波形质量P为10-（0.5/10）=0.89。
MAC层、安全层、连接层、会话层、流层、应用层的测试主要是集中在信令和消息这个层面的测试，项目不多。仅举一例说明，例如密钥特征计算时间的测试，DH密钥交换协议规定接入网络在接收到KeyResponse Message后，应开始计算加密密钥；在加密密钥计算完后，接入网络应向接入终端发送一个ANKeyComplete Message；这个测试检验加密密钥的计算时间在规定的时间期限内。
由于接入网有可能会工作在多种环境下，所以规范主要定义了3种最典型的环境测试例如高温、低温和湿热。测试项目均为频率容限、时间基准、波形质量、RF功率输出变化，这些项目在常温测试中已经进行过了，在此仅测试了最具代表性的4个指标来验证接入网设备的性能。
2、接口部分
接入网的接口主要有A8/A9、A10/A11、A12、A13，其中A8/A9是AN和PCF之间的接口，A10/A11是PCF和PDSN之间的接口，A12是AN和AN-AAA之间的接口，A13是AN和AN之间的接口。接口测试主要是用信令测试仪去检测设备间传输的消息是否符合相应的规范规定，只有协议充分的符合了标准要求，这个网络上信息的传递才会畅通无阻、实时准确。这一部分的测试主要对应的标准为3GPP2 C.S0008。
3、安全部分
除了C.S0032规定的上述测试外，关于安全方面的测试也越来越受到人们的重视。安全测试目前也是验证接入网设备性能的重要指标。接入网的安全测试应该和cdma 1x的基站安全性能要求是相似的，由于接入网的规范还没有发布，下面主要介绍一下目前针对cdma 1x的基站的安全测试。测试的主要依据标准是YD/T 965-1998。目前，基站主要分为两种供电模式，一种是220V市电，一种是-48V直流。对于直流供电的要求相对简单，只需进行接地导体电阻和连接电阻试验；而对于采用220V市电供电的设备，主要要求的试验有输入电流，接地导体电阻和连接电阻，电源电路的接触电流，电源电路的抗电强度，通信口的接触电流以及通信口的抗电强度。当然对未连接到通信网络的基站，后两项试验不用做（通信口简单地讲就是看有没有直接连接到PSTN上的接口）。
下面具体地介绍一下这几项试验的测试方法及要求。输入电流试验：要求设备在额定电压范围的下限的-10%至上限的+10%之间的电源上正常工作，且它的稳态输入电流不应超过额定电流10%。接地导体电阻和连接电阻试验：要求在电源地和设备远端地之间通过一个25A的电流，时间持续10s，要求保护连接导体电阻不超过0.1Ω。但这个阻值不应包含电源线那段的阻值。电源电路的接触电流试验：设备由额定电压上限的+10%的电源为之供电，分别检测电源相线／零线对地的漏电流，要求漏电流不超过3.5mA。如果超出，可在靠近设备的交流电源连接端处贴上“大漏电流，在接通电源之前必须先接地”的警告标识。电源电路的抗电强度试验：要求在电源相线和地之间，试验电压要从零逐渐升高到1500VAC或2121VDC，并在此电压值上持续60s，这期间绝缘不应击穿。做此试验时如果电源有过电压保护元件，需拆除。通信口的接触电流试验：要求设备在额定电压上限的+10%的电压下工作，分别检测电源相线／零线对通信网的漏电，要求漏电流不超过0.25mA。通信口的抗电强度：首先，通信口与地之间的隔离，要求连接到通信网络的电路与设备内部接地的部分应绝缘。一般施加1500VAC或2121VDC的试验电压，且漏电流不超过10mA，对于永久接地的设备可不进行此试验。另外，通信口与其它接口之间也要有一定的绝缘性，一般施加1000VAC或1414VDC的试验电压。
作者：孟梦 汪薇薇 来源：电信工程技术与标准化
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